1. INTRODUCCIÓN.

A nuestras casas llega la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas,

las cuales transforman otro tipo de energía (química, cinética, térmica o lumínica,

nuclear, solar entre otras), en energía eléctrica.

Desde que se descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los

alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar

la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la

construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido

sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el

aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los

países industrializados o del primer mundo son grandes consumidores de energía

eléctrica, mientras que los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de sus

ventajas.

2. ¿QUÉ ES UN GENERADOR ELÉCTRICO?

A medida que el hombre aprendió acerca de la electricidad, por medio de la

observación fue capaz de identificar los principios para generarla.

Un generador eléctrico es un aparato capaz de mantener una diferencia de cargas

eléctricas entre dos puntos (es decir, voltaje), transformando otras formas de

energía en energía mecánica y posteriormente en una corriente alterna de

electricidad (aunque esta corriente alterna puede ser convertida a corriente directa

con una rectificación).

GENER

ACIÓN

DE

ENERG

ÍA

ELÉCT

RICA.

Para construir un generador eléctrico se utiliza el  principio de “inducción

electromagnética” descubierto por Michael Faraday en 1831, y que establece que

si un conductor eléctrico es movido a través de un campo magnético, se inducirá

una corriente eléctrica que fluirá a través del conductor.

Debido a que una de los elementos fundamentales de la materia es precisamente

la carga electromagnética compuesta de un campo magnético y un campo

eléctrico asociado al movimiento de las partículas. Un generador utiliza bosones

del campo magnético para energizar cinéticamente electrones y provocar una

interacción con otros electrones, que tiene como consecuencia la generación de la

corriente eléctrica y un voltaje.

Al manipular una fuerza electromagnética se puede inducir el desplazamiento o

movimiento de electrones, y como consecuencia se producirá una corriente

eléctrica.

Desde un punto de vista eléctrico, los componentes de un generador son un

campo magnético, y un objeto que rota en las inmediaciones de dicho campo

magnético, y que conduce la electricidad “generada” hacia un circuito.

Los componentes de un generador desde el punto de vista mecánico son:

Estator: que es una armadura metálica en reposo recubierta por alambres

de cobre que forman un circuito.

Rotor: que es un eje que rota  dentro del estator impulsado por una

turbina. Este rotor en su parte más externa tiene un electroimán

alimentado por una corriente eléctrica pequeña.

Al girar el rotor a grandes velocidades gracias a una energía mecánica externa

proveniente de una turbina, se producen corrientes en los hilos de cobre del

estator. Las turbinas aprovechan las fuentes de energía externa, transformándolas

en energía mecánica, que a su vez es la que se utiliza para transformarla en

energía eléctrica.

Un generador que gira a 1000 rotaciones por minuto puede producir una corriente

de 1 amperio, el número de electrones moviéndose (1A es igual a 6.24 x 10 18

electrones moviéndose por un alambre por segundo), con un voltaje de 6 voltios.

Todas las plantas de energía tienen turbinas y generadores. Algunas turbinas son

alimentadas por viento, agua, vapor proveniente de la Tierra o de  la combustión

de biomasa, energías fósiles y otras formas de energía.

La electricidad producida por un generador cuando fluye a través de los cables de

transmisión que unen las plantas de energía hacia los hogares, industria y

escuelas. Para generar esta energía a gran escala, se instalan centrales eléctricas

con plantas eléctricas complejas.

3. TIPOS DE CENTRALES:

3.1.CENTRALES TERMOELÉCTRICAS

Una central termoeléctrica es un lugar empleado para la generación de energía

eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de la combustión, de la

fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear, del sol o del interior de la

Tierra. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales

termoeléctricas. Los combustibles más comunes son los combustibles fósiles

(petróleo, gas natural o carbón), sus derivados (gasolina, gasóleo),

biocarburantes, residuos sólidos urbanos, metano generado en algunas

estaciones depuradoras de aguas residuales.

Las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el

combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula

agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se

expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un

alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un

condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por

torre de refrigeración.

En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los

gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una

cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la

velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina,

esos gases todavía se encuentran a alta temperatura (500 °C), se reutilizan para

generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas

impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común. El vapor luego

es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración como

en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en este

tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural o carbón.

Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá de la

limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilización de

fuentes de energía por insumos diferentes.

Las centrales térmicas que usan combustión liberan a la atmósfera dióxido de

carbono (CO2), considerado el principal gas responsable del calentamiento global.

También, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros

contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas

(polvo) y cantidades variables de residuos sólidos. Las centrales nucleares

generan residuos radiactivos de diversa índole que requieren una disposición final

de máxima seguridad y pueden contaminar en situaciones accidentales (véase

accidente de Chernóbil).

3.2.CENTRALES TÉRMICAS SOLARES

Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la

que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en

un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para

mover un alternador para la generación de energía eléctrica como en una central

térmica clásica. En ellas es necesario concentrar la radiación solar para que se

puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así

un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con

temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se

hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre

central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría

parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación

se denomina heliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de

grandes extensiones de territorio que dejan de ser útiles para otros usos

(agrícolas, forestales, etc.).

3.3.CENTRALES GEOTÉRMICAS

La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el

aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El término "geotérmico" viene

del griego geo (Tierra), y thermos (calor). Este calor interno calienta hasta las

capas de agua más profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen

manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para

calefacción desde la época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los

métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en

numerosos lugares del mundo. Para aprovechar esta energía en centrales de gran

escala necesario que se den temperaturas muy elevadas a poca profundidad.

3.4.CENTRALES NUCLEARES

Una central o planta nuclear o atómica es una instalación industrial empleada para

la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear. Se caracteriza por el

empleo de combustible nuclear fisionable que mediante reacciones nucleares

proporciona calor que a su vez es empleado, a través de un ciclo termodinámico

convencional, para producir el movimiento de alternadores que transforman el

trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más

reactores.

3.5.CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía

eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada

en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una

tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes

turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores. Las dos

características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de

su capacidad de generación de electricidad son:

La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del

embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal

máximo turbinable, además de las características de la turbina y del

generador.

La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que

está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de

la potencia instalada.

La potencia de una central hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW,

hasta varios GW. Hasta 10 MW se consideran minicentrales. En China se

encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las Tres

Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa

de Itaipú (que pertenece a Brasil y Paraguay), con una potencia instalada de

14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

Esta forma de energía posee problemas medioambientales al necesitar la

construcción de grandes embalses en los que acumular el agua, que es sustraída

de otros usos, incluso urbanos en algunas ocasiones.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión

en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas

centrales mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general

puede ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y

las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa

que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto

en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bobina

3.6.CENTRALES MAREOMOTRICES

Las centrales mareomotrices utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general,

puede ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las

condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que

corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el

momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión

en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas

centrales undimotrices.

3.7.CENTRALES EÓLICAS

La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la

energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones

que el dicho viento produce. Los molinos de viento se han usado desde hace

muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren

una energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad,

especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras,

alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el

movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión

atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades

proporcionales al gradiente de presión.

El impacto medioambiental de este sistema de obtención de energía es

relativamente bajo, pudiéndose nombrar el impacto estético, porque deforman el

paisaje, la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos o la necesidad

de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos. Además, este

tipo de energía, al igual que la solar o la hidroeléctrica, están fuertemente

condicionadas por las condiciones climatológicas, siendo aleatoria la disponibilidad

de las mismas.

3.8.CENTRALES FOTOVOLTAICAS

Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a través

de paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están

formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación

solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña

diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de

estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy

sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor

escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos

se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica.

La implantación de la energía solar fotovoltaica ha avanzado considerablemente

en los últimos años. La producción de células fotovoltaicas ha venido

experimentando un crecimiento exponencial, duplicándose cada dos años.

Alemania es, junto a Japón, China y Estados Unidos, uno de los países donde la

fotovoltaica está experimentando un crecimiento más vertiginoso. A finales de

2013, se habían instalado en todo el mundo cerca de 140 GW de potencia

fotovoltaica, convirtiendo a la fotovoltaica en la tercera fuente de energía

renovable más importante en términos de capacidad instalada a nivel global,

después de las energías hidroeléctrica y eólica. En algunas regiones, el coste real

de la producción fotovoltaica ya es equivalente al precio de la electricidad

procedente de fuentes de energía convencionales, lo que se conoce como paridad

de red.

Los principales problemas de este tipo de energía son la necesidad de

extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos y su dependencia

con las condiciones climatológicas. Este último problema hace que sean

necesarios sistemas de almacenamiento de energía para que la potencia

generada en un momento determinado, pueda usarse cuando se solicite su

consumo. Se están estudiando sistemas como el almacenamiento cinético,

bombeo de agua a presas elevadas y almacenamiento químico, entre otros.

4. GENERACIÓN A PEQUEÑA ESCALA

4.1.GRUPO ELECTRÓGENO

Un grupo electrógeno es una máquina que mueve un generador de energía

eléctrica a través de un motor de combustión interna. Es comúnmente utilizado

cuando hay déficit en la generación de energía de algún lugar, o cuando hay corte

en el suministro eléctrico y es necesario mantener la actividad. Una de sus

utilidades más comunes es en aquellos lugares donde no hay suministro a través

de la red eléctrica, generalmente son zonas agrícolas con pocas infraestructuras o

viviendas aisladas. Otro caso es en locales de pública concurrencia, hospitales,

fábricas, etc. que, a falta de energía eléctrica de red, necesiten de otra fuente de

energía alterna para abastecerse en caso de emergencia. Un grupo electrógeno

consta de las siguientes partes:

Motor de combustión interna. El motor que acciona el grupo electrógeno

suele estar diseñado específicamente para ejecutar dicha labor. Su

potencia depende de las características del generador. Pueden ser motores

de gasolina o diésel.

Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor es

problemático, por tratarse de un motor estático, y puede ser refrigerado por

medio de agua, aceite o aire.

Alternador. La energía eléctrica de salida se produce por medio de un

alternador apantallado, protegido contra salpicaduras, auto-excitado,

autorregulado y sin escobillas, acoplado con precisión al motor. El tamaño

del alternador y sus prestaciones son muy variables en función de la

cantidad de energía que tienen que generar.

Depósito de combustible y bancada. El motor y el alternador están

acoplados y montados sobre una bancada de acero. La bancada incluye un

depósito de combustible con una capacidad mínima de funcionamiento a

plena carga según las especificaciones técnicas que tenga el grupo en su

autonomía.

Sistema de control. Se puede instalar uno de los diferentes tipos de

paneles y sistemas de control que existen para controlar el funcionamiento,

salida del grupo y la protección contra posibles fallos en el funcionamiento.

Interruptor automático de salida. Para proteger al alternador, llevan

instalado un interruptor automático de salida adecuado para el modelo y

régimen de salida del grupo electrógeno. Existen otros dispositivos que

ayudan a controlar y mantener, de forma automática, el correcto

funcionamiento del mismo.

Regulación del motor. El regulador del motor es un dispositivo mecánico

diseñado para mantener una velocidad constante del motor con relación a

los requisitos de carga. La velocidad del motor está directamente

relacionada con la frecuencia de salida del alternador, por lo que cualquier

variación de la velocidad del motor afectará a la frecuencia de la potencia

de salida.

4.2.PILA VOLTAICA

Se denomina ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía

eléctrica por un proceso químico transitorio, tras de lo cual cesa su actividad y han

de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características

resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta

energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados

polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o cátodo y el otro es el

polo positivo o ánodo. En español es habitual llamarla así, mientras que las pilas

recargables o acumuladores, se ha venido llamando batería.

La primera pila eléctrica fue dada a conocer al mundo por Volta en 1800, mediante

una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense, por tanto son

elementos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad. Aunque la

apariencia de una pila sea simple, la explicación de su funcionamiento dista de

serlo y motivó una gran actividad científica en los siglos XIX y XX, así como

diversas teorías, y la demanda creciente que tiene este producto en el mercado

sigue haciendo de él objeto de investigación intensa.

El funcionamiento de una pila se basa en el potencial de contacto entre dos

sustancias, mediado por un electrolito. Cuando se necesita una corriente mayor

que la que puede suministrar un elemento único, siendo su tensión en cambio la

adecuada, se pueden añadir otros elementos en la conexión llamada en paralelo.

La capacidad total de una pila se mide en amperios-hora (A•h); es el número

máximo de amperios que el elemento puede suministrar en una hora. Es un valor

que no suele conocerse, ya que no es muy claro dado que depende de la

intensidad solicitada y la temperatura.

Un importante avance en la calidad de las pilas ha sido la pila denominada seca,

al que pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy día. Las pilas eléctricas,

baterías y acumuladores se presentan en unas cuantas formas normalizadas en

función de su forma, tensión y capacidad que tengan.

Los metales y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar

perjudiciales para el medio ambiente, produciendo contaminación química. Es muy

importante no tirarlas a la basura (en algunos países no está permitido), sino

llevarlas a centros de reciclado. En algunos países, la mayoría de los proveedores

y tiendas especializadas también se hacen cargo de las pilas gastadas. Una vez

que la envoltura metálica que recubre las pilas se daña, las sustancias químicas

que contienen se ven liberadas al medio ambiente causando contaminación. Con

mayor o menor grado, las sustancias son absorbidas por la tierra pudiéndose filtrar

hacia los mantos acuíferos y de éstos pueden pasar directamente a los seres

vivos, entrando con esto en la cadena alimenticia. Las pilas son residuos

peligrosos por lo que desde el momento en que se empiezan a reunir, deben ser

manejadas por personal capacitado que siga las precauciones adecuadas

empleando todos los procedimientos técnicos y legales para el manejo de dicho

residuos.

Estas pilas suelen utilizarse en los aparatos eléctricos portátiles, que son una gran

cantidad de dispositivos que se han inventado y que se nutren para su

funcionamiento de la energía facilitada por una o varias pilas eléctricas o de

baterías recargables. Entre los dispositivos de uso masivo destacan juguetes,

linternas, relojes, teléfonos móviles, marcapasos, audífonos, calculadoras,

ordenadores personales portátiles, reproductores de música, radio transistores,

mando a distancia, etc.

4.3.PILAS DE COMBUSTIBLE

Una celda, célula o pila de combustible es un dispositivo electroquímico de

generación de electricidad similar a una batería, que se diferencia de esta en estar

diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos.

Esto permite producir electricidad a partir de una fuente externa de combustible y

de oxígeno, en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de

energía de una batería. Además, la composición química de los electrodos de una

batería cambia según el estado de carga, mientras que en una celda de

combustible los electrodos funcionan por la acción de catalizadores, por lo que son

mucho más estables.

En las celdas de hidrógeno los reactivos usados son hidrógeno en el ánodo y

oxígeno en el cátodo. Se puede obtener un suministro continuo de hidrógeno a

partir de la electrólisis del agua, lo que requiere una fuente primaria de generación

de electricidad, o a partir de reacciones catalíticas que desprenden hidrógeno de

hidrocarburos. El hidrógeno puede almacenarse, lo que permitiría el uso de

fuentes discontinuas de energía como la solar y la eólica. El hidrógeno gaseoso

(H2) es altamente inflamable y explosivo, por lo que se están desarrollando

métodos de almacenamiento en matrices porosas de diversos materiales.

4.4.GENERADOR TERMOELÉCTRICO DE RADIOISÓTOPOS

Un generador termoeléctrico de radioisótopos es un generador eléctrico simple

que obtiene su energía liberada por la desintegración radiactiva de determinados

elementos. En este dispositivo, el calor liberado por la desintegración de un

material radiactivo se convierte en electricidad directamente gracias al uso de una

serie de termopares, que convierten el calor en electricidad gracias al efecto

Seebeck en el llamado Unidad de calor de radioisótopos (o RHU en inglés).

Los RTG se pueden considerar un tipo de batería y se han usado en satélites,

sondas espaciales no tripuladas e instalaciones remotas que no disponen de otro

tipo de fuente eléctrica o de calor.

Los RTG son los dispositivos más adecuados en situaciones donde no hay

presencia humana y se necesitan potencias de varios centenares de vatios

durante largos períodos de tiempo, situaciones en las que los generadores

convencionales como las pilas de combustible o las baterías no son viables

económicamente y donde no pueden usarse células fotovoltaicas.

5. CONCLUSIONES

La generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase

de energía que puede ser química, cinética, térmica o lumínica, nuclear,

solar entre otras; en energía eléctrica.

Los generadores eléctricos se clasifican en primarios y secundarios. Los

primarios son los que convierten en energía eléctrica la energía de otra

naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente y los

secundarios entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido

previamente.

Existen diferentes tipos de centrales eléctricas, cada una con sus

respectivas características; las cuales son indispensables para la

generación de energía eléctrica.

6. ANEXOS

ROTOR DE UNA TURBINA DE UNA CENTRAL TERMOELÉCTRICA

LA CENTRAL TERMOSOLAR PS10, DE 11 MEGAVATIOS DE POTENCIA,

FUNCIONANDO EN SEVILLA, ESPAÑA.

ROTOR DE UNA TURBINA DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.

PANEL SOLAR.

ESQUEMA FUNCIONAL DE UNA PILA ELÉCTRICA.

PILA DE HIDRÓGENO. LA CELDA EN SÍ ES LA ESTRUCTURA CÚBICA DEL

CENTRO DE LA IMAGEN.

7. FUENTES DE CONSULTA

http://diarioecologia.com/2009/06/generacion-de-energia-a-partir-del-paso-

de-vehiculos-2 GENERACIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DEL PASO DE

VEHÍCULOS.

http://www.simbologia-electronica.com/simbolos-electricos-electronicos/

simbolos-generacion-electrica.htm SIMBOLOGÍA DE ESTACIONES DE

GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Pila eléctrica perso.wanadoo.es [21-5-2008]

Pilas de combustible de hidrógeno Artículo técnico fecyt.es [30-5-2008]

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ELÉCTRICAS.